工艺夹具毕业设计76升降杆轴承座机械加工工艺及夹具设计

目 录 一 、零件的分析 1 （一）零件的作用 1 （二）零件的工艺分析 1 二 、工艺规程设计 2 （一 )确定毛坯的制造形式 2 （二）基面的选择 2 （三）制定工艺路线 2 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 4 （ 五）确立切削用量及基本工时 5 三 、夹具设计 13 （一） 问题的提出 13 （二）卡具设计 13 （三） 夹具零件 14 四 、设计体会 17 五 、 参考文献 18 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 1 - 序 言 机械制造 技术基础 课程设计 是在学完了 大学的全部基础课 、 技术基础课以及大部分专业课之后进行的 .是进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习 ,也是一次理论联系实际的训练 ,因此 ,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 希望能通过这次课程设计对 我们 未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼 我们的 分析问题 、 解决问题的能力，为今后参加 工作 打下一个良好的基础。 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 2 - 一 、 零件的分析 零件的作用 题目所给的零件是 升降杆 的支承部件 升降杆 轴承座。该零件适用范围广，主要用于支承轴类的零件 。使轴类零件能获得所需的同轴度和很高的回转精度，能保证运动的可靠性。 （一） 零件的工艺分析 轴承座有 三 组加工表面，并有一定位置要求，其中尺寸要求较高的有：具体 分述如下： 1. 以 0.046052 的中心 加工表面 这一组加工表面包括： 一个 82mm 110mm的矩形表 面 及 长宽各为 50mm深度为 2mm的矩形槽 。其中，主要加工表面为 82mm 110mm的矩形表面。 2. 以 82mm 110mm的矩形表面加工表面 这一组加工表面包括： 两个 78 圆柱的 左右 表面 及表面外的螺纹孔 ；两 个 0.046052 圆柱的内表面 ；两圆柱上的两个孔。 这两组加工表面之间有着一定位置要求，主要是： 两个 0.046052 孔相对底平面之间的平行度公差为 0.12。 由 以上 分析可知， 对于这几组加工表面而言， 加工时 可以 先加工 下 表面， 然后 以 下 表面为 粗基准 ，借助于专用夹具 加工其它 组 的表面 。 二 、 工艺规程设计 (一 )确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200，零件为 升降杆 轴承座。主要是支撑轴在 工作时承受轴的轴向力和径向力。由于轴在工作中比较平稳，所以轴承 座所受的其它 冲击 力较小， 由于升降杆 轴承座在机械工作中应用比较广泛， 属于大批量生产 ， 零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。 （二）基面的选择 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 3 - 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报 废， 使 生产无法正常进行。 （ 1）粗基准的选择。对于 一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的 。 但对本零件来说，如果以 78 外圆表面作基准，则可能这一组的表面不平行。按照有关 粗基准的选择原则，以 52 为粗基准，利用一组圆锥销 固定内表面作为定位面，以消除 xr 、 yur 、 Zur 、 x 、 y 、五个自由度，在用 一个销钉顶住肋板，消除 z 一个自由度，达到完全定位。 （ 2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 （三） 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生 产的条件下，可以考虑才用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 1.工艺路线方案一： 工序一 粗 、 精铣轴承座尺寸 82mm 110mm端面 及长宽各为 50mm，深度为 2mm的矩形槽 。 工序二 钻底座的四个 13的孔。 工序 三 粗 、 精铣轴承 孔 左右的两个 表面，共四个。 工序 四 粗 、 精 镗一对 尺寸 为 52mm 的孔 ，然后锪孔，深度为 1mm。 工序 五 粗 洗 两个 15mm的 端面 。 工序 六 钻，扩 15mm的孔，然后车螺纹 。 工序 七 钻，扩 78 mm两外面上 的孔并车螺纹， 各 六个。 工序 八 检查。 2.工艺路线方案二 工序一 粗 、 精铣轴承座尺寸 82mm 110mm端面及长宽各为 50mm，深阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 4 - 度为 2mm的矩形槽。 工序二 粗 、 精铣轴承孔左右的两个表面，共四个；并钻，扩 78 mm两外面上的孔并车螺纹，各六个 。 工序三 粗 、 精 镗一对尺寸为 52mm 的孔，然后锪孔，深度为 1mm。 工序四 粗洗两个 15mm的端面，并 钻，扩 15mm的孔，然后车螺纹 。 工序五 钻底座的四个 13的孔 。 工序六 检查 。 上面工序加工效率较高，但同时 洗平面并车螺纹工序比较复杂，不易实现通用机床 。 3.工艺路线方案 的比较与分析： 两种工艺路线方案都是一样的，只是加工工序不一样。在第 二个方案 中的工序二中 粗 、 精铣轴承孔左右的两个表面，共四个；并钻，扩 78 mm两外面上的孔并车螺纹，各六个。工序比较复杂， 工艺性不好。而工艺方案 一 正好 规避了这一个问题。并且装夹次数并没有增多，能得到很好的工艺性和较高的加工效率。所以，我最终确定了的工艺路线方案 一 。 4. 最终确定 的工艺路线方案 工序一 以 52mm 的内孔为粗基准，加工零件的底平面及底平面上的槽 。 工序二 以 52mm 的外表面为粗基准，加工零件底平面上的四个通孔。 工序 三 以底平面为精基准，加工 78mm 孔左右的两个表面，共四个 。 工序 四 以底平面为 精基准，粗 、 精镗一对尺寸为 52mm 的孔，然后锪孔，深度为 1mm。 工序 五 以底平面为 精 基准， 粗洗两个 15mm的端面 。 工序六 以底平面为基准， 钻， 车 6M 的 螺纹 。 工序 七 以 52mm 的内孔为基准 ， 钻，扩六个孔并 车 6M 的螺纹 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 5 - 工序八 检查。 (四 ) 机械 加工余量 、 工序尺寸及毛 坯 尺寸的确定 升降杆轴承座 零件材料为 HT200，硬度 190-241HB，生产类型大批量，采用 铸造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量 、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1 轴承底座表面 考虑其长度为 82mm，宽 110mm，高 15mm。 查机械制造工艺设计简明手册表 (2.2-22.2-5)，（具体出版社和作者 详见最后一页 参考书目 ， 以下不做注明 。 ） ,取高度方向的余量为 4mm,即铸造尺寸 长度为 84mm，宽度为 112mm，高度为 19mm.。 2 钻 13mm的四个通孔 查机械制造工艺设计简明手册表 (2.2-22.2-5),取余量为0.5mm 。 3. 铣两个 78左右两端面，共四个。 参照机械制造工艺设计简明手册表 2.3 21确定工序尺寸及余量如下 : (从实际情况考虑取粗铣后双边余量为 0.5mm) 粗铣： 5mm 留 余量为： 1mm (双边加工 ) 精铣： 0.5 mm 0mm 即铸造尺寸为 28mm。 4.镗 52 的孔 查机械制造工艺设计简明手册表 (2.2-22.2-5),取余量为 4mm,既铸造尺寸就为 48mm。 参照机械制造工艺设计简明手册表 2.3 15确定工序尺寸及余量如下 : 镗刀 ,量具游标卡尺，及其它。 粗镗 2mm 留 余量为： 2mm 半精镗 1mm 留余量为： 1mm 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 6 - 精 镗 52 046.00mm 留余量为： 0mm 5.铣 15mm圆台的上端面。 由于该表面没有要求，所以采用粗铣，即铸造尺寸为 3mm。 6 车 6mm的 螺纹， 先钻 5mm 的孔，然后进行车螺纹，尺寸为 1mm。 车 78mm两外端面 上 的螺纹孔。 外端面各有 6个且均部 ,要分两次 才能完成 ,因为是两个对称面 ,所以加工余量相同 。 先钻 5mm的孔，然后进行车螺纹，尺寸为 1mm。 8. 检查。 （五）确立切削用量及基本工时 工序一 以 52mm 的内孔为粗基准，加工零件的底平面及底平面上的槽。得到尺寸为高 15mm的底平面和深 2mm的槽， 平 面 度误差为 Ra6.3。 1. 加工条件 工件 材料： HT200， HB=210，铣削加工 。 加工要求： 粗 铣，半 精铣 到尺寸 15mm,表面粗糙度为 a . 。 1. 工序尺寸：端面圆长 78mm。 2. 加工要求：以 52为定位面用铣刀铣削余量 3mm，在半精铣，铣削余量为 1mm，达到粗糙度： a . 3. 选用机床： TX618式卧式铣镗床 P 输 =5.5KW 4. 选用刀具： YG8硬质端铣刀、 D=250（根据加工而选表（ 21-35）Z=12） 5. 铣刀形状： 0 =5， 0 0 005 , 0 4 5 ( )Srak ， 查 表 21-256. 刀具寿命：查工艺师手册表 30-12 T=240mm 7、选择切削用量 （ 1）、决定切削速度 ap 由切削余量可知采用一次切削 ap=4mm （ 2）、切削进给量： 因为是粗铣采用较大进给量 af=0.36mm/2 （ 3）、切削速度： 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 7 - 由于是粗铣采用较小速度 v=52mm/min 计算主轴转速：01000 6 1 / m i nvnrd 按机床说明书见机械加工工艺师手册表 11 3可知道机床分 18级 81000r/min 选主轴转速为 63r/min 所以实际速度为： 2 5 0 6 3 4 9 / m i n1 0 0 0 1 0 0 0dnvm 8、 检验机床功率 由以上切削量检验功率 由公式： 5 0 . 9 0 . 7 405 0 . 7 4 0 . 7 4P m = 2 . 8 1 02 . 8 1 0 0 . 8 9 4 0 . 3 6 6 3 2 5 0 1 25 . 1P p f ek a a a z nkw 因为 PmPcc=2.6kw。故校验合格。 ）计算基本工时 已知 L=162， L2 =13， fmz =600（由查表取得） L1 =0.5*d- )( 22pad +13 =0.5*40 )240( 22 +13 =20 查机械制造设计简明手册表 6.2-7有公式 tm（ L+L1 +L2 ） / fmz =(162+20+3)/600 =0.308 min. 工序四、 以底平面为精基准，粗 、 精镗一对尺寸为 52mm 的孔，然后锪孔，深度为 1mm。 1、 加工要求：粗镗 52mm轴孔，以底面为定位基准，根据机械制造技术基础表 5.8内孔表面加工方案及其经济精度可得到：粗镗时其阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 11 - 加工经济精度可达到 IT11IT13,表面粗糙度 Ra为 12.56.3。具体余量如下： 52- 48=4mm 2Z=4mm 单边余量 Z=2mm 由以上精度查公差配合实用手册表 2 3可以知道其孔加工的上下偏差为： 48mm+4mm= 52 046.00mm（留 1mm 余量） 2、选用机床：查机械工艺师手册表 10 2卧式镗床型号及技术参数选用 TX618 卧式铣镗床 p 输 =5.5kw 3、选用刀具：因为主轴上有阶梯孔，查机械工艺师手册选用900单刃镗刀即可，这种镗刀适合镗阶梯孔还能镗削圆柱端面。 4、选择切削用量 决定切削深度 由切削余量可知道 ap=3.5mm （单边） 查机械工艺师手册表 29 14 可知道 粗镗时 ap=58mm，所以采用一次切削。 决定切削进给量 查机械工艺师手册表 30 26 工件是铸铁时，刀头是刀头时 af=1mm 因为粗镗所以采用较大进给量 、决定切削速度 查机械工艺师手册表 30-26工件是铸铁时，刀头是刀头时 v=40m/min因为粗镗所以采用较小速度 计算主轴转速 80 1000vn d1000 4080 159r/min 按机床说明书见机械加工工艺师手册表 11 3可知道机床分 18级 81000r/min 选主轴转速为 173r/min 所以实际速度为： 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 12 - 7 9 1 7 3 4 3 / m i n1 0 0 0 1 0 0 0dnvm 计算各孔加工工时 12wm l l lt nf24 3 3173 1=0.17min 1、加工要求：精镗 52mm孔 1mm，以底面为定位基准，根据机械制造技术基础表 5.8内孔表面加工方案及其经济精度可得到：镗精时其加工经济精度可达到 IT7IT8,表面粗糙度 Ra为 3.21.6。 52- 51=1mm 2Z=1mm 单边余量 Z=0.5mm 由以上精度查公差配合实用手册表 2 3可以知道：其孔加工的上下偏差为： 51mm+1mm= 52 046.00mm 2、选用机床：查机械工艺师手册表 10 2卧式镗床型号及技术参数选用 TX618 卧式铣镗床 p 输 =5.5kw 3、选用刀具：查机械工艺师手册选用 900单刃镗刀即可，能镗削圆柱端面，使圆 柱端面达到相应精度。 4、选择切削用量 决定切削深度 由切削余量可知道 ap=1mm 查机械工艺师手册表 29 14 可知道精镗采用一次切削。 决定切削进给量 查机械工艺师手册表 30 26 工件是铸铁时，刀头是刀头时 af=0.3mm 因为精镗所以采用较小进给量 、决定切削速度 查机械工艺师手册表 30-26工件是铸铁时，刀头是刀头时 v=60m/min因为精镗所以采用较大速度 计算主轴转速 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 13 - 90 1000vn d1000 6090 212r/min 按机床说明书见机械加工工艺师手册表 11 3可知道机床分 18级 81000r/min 选主轴转速为 228r/min 所以实际速度为： 9 0 2 2 8 6 4 / m i n1 0 0 0 1 0 0 0dnvm 5、计算各孔加工工时 12wm l l lt nf23 3 3228 0.3=0.42min 锪圆柱式沉头孔 52mm 根据有关资料介绍锪沉头孔进给量及切削约为钻孔时 1/31/2，故： f=1/3 f =1/3 0.5 =0.167mm/r v=1/3 v 钻 =1/3 4 =15m/min 主轴转速： n=1000v/d =1000 15/30 =159r/min 按机床说明书见机械加工工艺师手册表 9 5可知道机床分 16级252000r/min 选主轴转速为 142r/min 所以实际速度为： 1 4 2 1 7 . 5 7 . 8 / m i n1 0 0 0 1 0 0 0dnvm 切削工时： 324 4 0 . 8 41 4 2 0 . 1 6 7wflllnf min 工序五、以底平面为精基准，粗铣两个 15mm的端面。 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 14 - 1.机床： XA5032卧式铣床。 2.刀具： W18Cr4V硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。铣削宽度 ae60,深度apPcc=2.7kw。故校验合格。 6）计算基本工时 tm L/ Vf =(95+125)/375 =0.59min. 结果 ap=1.0mm f=0.21 mm/z nc=235r/min Vfc=600.4mm/s. 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 15 - 工序六、 以 52mm 的内孔为基准，钻，扩六个孔并车 6M 的螺纹 1.刀具选择 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=4mm，后角 o 16 ，二重刃长度 1202 450 30 2.选择切削用量 （ 1）决定进给量 查切 rmmf /0 2 218.0 按钻头强度选择 rmmf /50.0 按机床强度选择 rmmf /53.0 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /22.0 经校验校验成功。 （ 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切）为 0.5 0.8mm，寿命 min20T （ 3）切削速度 查切 rmmvc /18修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /18 。 m in/143210000rd vn s 查切机床实际转速为 min/1360 rn c 故实际的切削速度 rmmndv sc /1.1710000 （ 4）校验扭矩功率 mc MM Ec PP 故满足条件，校验成立。 .计算工时 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 16 - min067.022.01360164nfLt m三、 夹具设计 （一） . 零件专用夹具的设计 1. 机床夹具介绍 夹具最早出现在 1787年，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种至今经历了三个发展阶 段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期。机械制造的精度较低，辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。夹具的现状几生产对其提出新的要求 现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，尽管国际生产研究协会的 统计表明中不批，多品种生产的工件已占工件种类数的 85%左右。然而目前，一般企业习惯与采用传统的专用夹具，在一个具有只能感等生产的能力工厂中约拥有 1300015000 套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约隔 4年就要更新 80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有 15%左右，特别最近年来柔性制造系统（ FMS）、数控机床（ NC），加工中心（ MC）和成组加工（ GT）等新技术被应用和推广，使中小批生产的生产率逐步趋近于大批量生产的水平。 综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求： 、能迅速 方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期 、能装夹一组相似性特征的工件 、适用于精密加工的高精度的机床 、适用于各种现代化制造技术的新型技术 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 17 - 、采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率 现代夹具的发展发向 现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面： 精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度可达正负0.1，用于精密车削的高精 度三爪卡盘，其定心精度为 5um，又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆读可达 0.20.5um。 高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的，以提高劳动生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：自动化夹具、告诉化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使用电动虎钳装夹工件，可使工件效率比普通虎钳提高了 5倍左右；而高速卡盘则可保证卡爪在转速9000r/min的条件下能正常夹紧工件，使切削速度大幅度提高。 、柔性化 夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是通过调组合等方式，以适应工艺可变因 素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、数控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。 、标准化 夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型夹具，结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和不见的形成：舍弃一些功能低劣的结构，通用化方法包括：夹具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夹具的标准化阶段是通用化的深入并为 工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹具零件、部件的国家标准： GB21482249-80， GB22622269-80以及通用夹具标准，组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 18 - 化的基础，作为发展趋势，这类夹具的标准化，有利于夹具的专业化生产和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目 标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。 . 机床夹具的定位及夹紧 1），概述 在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，一接受施工或检测的装置。 机床夹具的概念 在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中 始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。 ）机床夹具的组成 （）机床夹具的基本组成部分 定位装置 该装置由定位元件组合而成，其作用是确定工件在夹具中的正确位置。 夹具装置 该装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工的过程中正确位置不变。 夹具体 夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有的元件构成一个整体。 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 19 - （ 2）机床夹具的其他特殊元件或装置 连接元件 根据机床的特点，夹具在 机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置。如机床夹具所使用的过渡盘，铣床夹具所使用的定向键等，都是连接元件。 对刀元件 常用在普通铣床夹具中，用对刀快调整铣刀加工前的位置。对刀时，铣刀不与对刀快直接接触，而用塞尺进行检查，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀快工作表面。 导向元件 常用在钻床、镗床夹具中，用钻套和镗套引导刀具加工中的正确位置。 其他元件或装置 根据加工需要，有些夹具还分别采用分度装置、 靠模装置、上下料装置、预出器个平衡快等。这些元件或装置需要专门设计。 随行夹具 3）机床夹具的分类 根据机床夹具的通用化程度，可将夹具氛围以下几种：通用夹具， 专用夹具，成组夹具，组合夹具，随行夹具。 其中专用夹具是针对某一种工件的某道工序专门设计的夹具。所以结构紧凑，操作迅速方便。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计与制造。专用夹具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸稳定，互换性高，并且可以减轻劳动强度，节省工时，显著提高效率，另外利用专用夹具还可以扩大机床的工艺范围。但专用夹具是为满足某个工件 某道工序的加工需要而专门设计的，所以它的适用范围较窄。此外、专用夹具的设计制造周期较长。当产品更换时，往往因无法再使用而报废，因此，专用夹具主要适用于产品品种相对稳定的大批大量生产。 4） 机床夹具在机械加工中的作用 夹具是机械加工中的一种工艺装备，它在生产中起的作用很大，阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 20 - 所以在机械加工中的应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用： 保证工件的加工精度 由于采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，所以在机械加工中，可以保证工件各个表面的相互位置精度，使其不受或不受各种 主观因素的影响，容易获得较高的加工精度，并使一批工件的精度稳定。 提高劳动生产率和降低加工成本 采用夹具使工件装夹方便，免去工件逐个找正对刀所花费的时间，因此可以缩短辅助时间。另外，采用夹具装夹或，产品质量稳定，对操作工人的技术水平的要求可以降低，有利于提高生产率和降低成本。 扩大机床工艺范围和改变机床用途 使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。这是在生产条件有限的也器中常用的一种技术改造措施。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗摸夹具后，就可以对箱体孔系进行镗 削加工，一充分发挥通用机床的作用。 改善劳动条件和保证生产安全 使用专用机床夹具可减轻工人的劳动强度、改善劳动条件，保证安全生产。 4. 工件的装夹方式 工件在机床上的装方式有以下三种方法： 1）直接找正法 在机床上根据工件上有关基准直接找正工件，使工件获得加工的正确位置的方法。 直接找正法的定位精度和工作效率，取决于被找工件表面的精度、找正方法和所用工具及工人的技术水平。此法一般多用于单件小批生产和精度要求特别高的场合。 2） 划线找正法 在机床上按毛坯或工件上所 划线找正工件，使工件获得正确位置的方法。 此法由于受到划线精度的限制，定位精度比较低，多用于单件阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 21 - 小批量生产、毛坯精度较低以及大型零件等不使用夹具的粗加工中。 3） 用夹具装夹 即通过夹具上的定位元件使工件相对于刀具及机床获得正确位置的方法。 此法使工件定位迅速方便，定位精度较高，广泛用于成批和大量生产。 上述用装夹工件的方法有以下几个特点： 工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准与夹具上的定位元件相接触而实现的。 由于夹具预先在机床上已调整好位置（也有在加工过程中再进 行找正的），因此，工件通过夹具相对于机床也就有了正确的位置。 通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。 5. 基准及其分类 机器零件是由若干个表面组成的。这些表面之间的相对位置关系包括两方面的要求：表面见的位置尺寸精度和相对位置精度。研究零件表面的相对位置关系，是离不开基准的。不明确基准就不无法确定表面的位置。 基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。 1）设计基准 在零件图样上 所采用的基准，称为设计基准。 2） 工艺基准 零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。 装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。 测量基准 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 22 - 测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。 工序基准 在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。 定位基准 工件定位时所采用的基准，称为定位基准。 需要说 明的是，作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。如轴心线、对称面等，它们是由某些具体表面来体现的。用以体现基准的表面称为定位基准。 6. 工件的定位 1） 工件定位的基本原理 工件装夹在机床上必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置，它包括工件在夹具的定位、夹具在机床上的安装以及夹具相对于刀具和整个工艺系统的调整等工作过程。在使用夹具的情况下，就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工位置。显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。 六点定位原则 定位，就是限制自由度。通常 是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是工件定位的“六点定位原则” 。 工件定位中可能出现的集中情况 完全定位 六个支承点限制了工件的全部自由度，称为完全定位。 不完全定位 根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位，称为不完全定位。 欠定位 根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有被限制的定位，称为欠定位。器定位无法保证加工要求，所以是决不允许的。 过定位 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 23 - 夹 具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的现象，称为过定位。过定位中常会出现干涉现象。 消除或减小过定位所引起的干涉，一般有两种方法： 一种是提高定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。 一种是改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不起定位作用。 7. 常见定位方式及定位元件 定位方式和定位元件的选择包括选择定位元件的结构、形状、尺寸及布置形式等，他们主要取决于工件的加工要求、工件定位基准和外力的作用等因素。 ） 工件及平面定位 主 要支承 主要支承用来限制工件的自由度，起定位作用 固定支承 可调支承 自位支承 辅助支承 提高工件的安装刚性和稳定性 螺旋式辅助支承 自位式辅助支承 推引式辅助支承 液压锁紧的辅助支承 2）工件以圆柱空定位 （ 1）圆柱销 （ 2）圆锥销 （ 3）圆柱心轴 3）、工件以外圆柱面定位 （ 1）在 V形块中定位 （ 2）在圆孔中定位 （ 3）在半圆孔和圆锥孔中定位 8. 工件的夹紧 在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 24 - 程。工件定位以后需要通过一定的装置把工件压紧夹 牢在定位元件上，使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动，以保证加工精度和安全生产。这样把工件压紧夹牢的装置，即称为夹紧装置。 ） 夹紧装置的组成及基本要求 （ 1）、夹紧装置的组成 力源装置 中间传动机构 作用如下： 改变夹紧作用力的方向 改变夹紧作用力的大小 具有一定的自锁性能 夹紧元件 （ 2）、对夹紧装置的基本要求 夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置 夹紧力的大小要适当 夹紧装置要操作方便 结构要进凑简单，有良好的结 构工艺性，尽量使用标准件 2）、夹紧力的确定 确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获得良好的效益。 （ 1）夹紧力方向的确定 夹紧力方向应垂直于主要定位基准面 夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致 （ 2）夹紧力作用点的选择 应能够保持工件定位稳定可靠，在夹紧 过程中不会引起工件产生位移或偏转。 应尽量避免或减少工件的夹紧变形 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 25 - 夹紧力作用点应尽量靠近加工部位 （ 3）夹紧力大小的估算 首先假设系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态。 常规情况下，只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切削力（矩）用切削原理公式计算。 对重型工件应考虑工件重力的影响。在工件做高速运动场合，必须计入惯性力。 分析对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡方程计算此状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力 将计算夹紧力再乘以 K，即得实际夹紧力。 K为总安全系数，K=K0K1K2K3 各种因素 的安全系数可查表 2-3，一般 K=1.52.5； 当夹紧力与切削力相反时， K=2.53 。 3）典型夹紧结构 斜楔夹紧结构 螺旋夹紧结构 单个螺旋夹紧结构 螺旋压板夹紧结构 偏心夹紧机构 4），定心夹紧机构 当加工尺寸的工序基准是中心要素（轴线、中心平面等）撕，为使基准重合以减少定位误差，可以采用定位夹紧机构，所以，定心夹紧机构主要用于要求准确定心或对中的场合。 （ 1）螺旋式定心夹紧机构 （ 2）杠杆式定心夹紧机构 （ 3）楔式定心夹紧机构 （ 4）弹簧筒夹式定心夹紧机构 （ 5）膜片卡盘定心夹紧机构 （ 6）波纹套定心夹紧机构 （ 7）液性塑料定心夹紧机构 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 26 - 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 经过与指导老师协商，决定设计第五道工序 铣削 CA10B 解放牌汽车中间轴轴承支架两侧平面的专用铣床夹具。本夹具将用于 X6030卧式铣床。刀具为 W18Cr40 卧铣刀。 其具体设计思路及方案如下 : 经过与老师协商，决定设计第 三 道工序 铣 两个 mm78 左右端 面的铣床夹具。本夹具将用于 X53K卧 式铣床 ， 刀具 D=40mm的锥柄端面铣 刀，使用 高速刚刀具。 为了提高生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计作用夹具。 （ 二 ） .问题的提出 在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低 ，而且表面粗糙度要求也不高，只要求达到 Ra3.2即可。而且该平面铣削余量有 3mm。 所以该平面可以依次铣削完成，即可达到尺寸及表面粗糙度的要求。 因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上 ，以提高生产率、降低劳动强度方面着重考虑 。 （三） .夹 具设计 1 定位基准的选择 由零件图可知，该工序加工简单，一次铣削即可完成加工，而且也没其它的要求。 出于定位简单和快速的考虑，选择 工件底平面 基准，即以 工件高度尺寸 15 上各加一块压板压主 （自由度限制数： 3） ，再 配合 底平面根据三点定位原则用三条支撑条定位 （自由度限制数： 3） 。由于其它的横向移动和纵向移动均不会影响到上平面的铣削，所以可以不用考虑该方向上的定位 。 而且此平面的铣削的加工余量不大，所需的夹紧力也不太大，使用螺旋 压 紧 压板 进行卡紧。 这样一来夹具的结构也简单，所夹持部位也不会变形，工人安装也比较方便快捷。 2. 定位误差分析 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 27 - 本工序采用支撑条定位和压板压紧 会产生一定的定位误差，但是由于加工是自由公差，故 应当能满足定位要求。 3. 夹 具设计及操作的简要说明 夹 具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速螺旋卡紧机构。 （ 四 ）夹具零件 1. 六角 头 压紧 螺 钉 (GB2161-80)查 机械 设计课程 设计手册 P37页 （ 1） . 材料 : 45按 GB699-65优质碳素给构纲号和一般技术条件。 （ ） . 热处理： HRC3540。 （ ） . 其他技术条件按 GB2259-80机床夹具零件及部件技术条件。 标记： G=M16,L=128mm的 A型 六角头压紧螺 钉 ： 螺 钉 GB2161-80 AM16*100 零件图形如附图 （ 体图）所示 夹具 。 六 角 头 压 紧 螺 钉 2. 六角螺母 （ GB6170-86） 查 机械设计课程设计手册 P45页 （ 1） . 材料 : 45按 GB699-65优质碳素给构纲号和一般技术条件。 （） . 热处理： HRC3540。 （） . 其他技术条件按 GB2259-80机床夹具零件及部件技术条件。 螺纹规格 D=M16 性能等级为 10 级，不经表 面处理， A级的 1型六角螺母 的标记为：螺母 GB6170-86 M16。 零件图形如附图 （夹具体图） 所示。 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 28 - 六 角 螺 母 3. U形压板（ GB2185-80） 查 机械夹具设计手册 P376 页 （ 1） . 材料 : 45按 GB699-65优质碳素给构纲号和一般技术条件。 （ ） . 热处理： HRC3540。 （ ） . 其他技术条件按 GB2259-80机床夹具零件及部件技术条件。 标记：公称直径 =16mm ， L= 200mm 的 A型 U型 压板。 压板 A16*200 GB2185-80 零件图形如附图 （夹具体图） 所示。 U 形 压 板 5. 垫圈 （ GB97.1-85） 查 机械设计课程设计手册 P46 机械夹具设计手册 P357 页 （ 1） . 材料 : 45按 GB699-65优质碳素给构纲号和一般技术条件。 （） . 热处理： HRC3540。 （） . 其他技术条件按 GB2259-80机床夹具零件及部件技术条件。 公称尺寸 d=16mm 性能 等级为 140HV 级，不经表面处理， 标记为：垫圈 GB848-85 16-140HV。 零件图形如附图（夹具体图）所示。 阳泉职业技术学院 -毕业设计说明书 - 29 - 垫 圈 6. 夹具体 查 机械夹具设计手册 P 222 225页 在选择夹具体结构时 ,应以合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为综合依据考虑。 标记为： 长 *宽 *高 =300*120*40 材料为 HT150。 零件图形如附图（夹具体图）所示。 夹 具 体 7. 方形对刀快 GB2240-80 查 机械夹具设计手册 P311 页 （ 1） . 材料 : 20按 GB699-65优质碳素给构纲号和一般技术条件。 （） . 热处理：渗碳深度 0.81.2mm,HRC5864。 （） . 其他技术条件按 GB2259-80